Когда изобретут машину времени: факты, теории, разработки
Что такое машина времени
Машина времени — это устройство, с помощью которого, в теории, можно было бы путешествовать во времени.
Однако ученые понимают под ней не физическую машину или механизм, как в кино, а искривленное пространство-время [1]: например, в виде «червоточины» или «пончика». Внутри нее можно перемещаться из одной точки пространства-времени в другую, за счет сфокусированных гравитационных полей. Но такие поля должны быть супермощными, а управлять ими нужно с максимальной точностью.
Есть также версии, что машина времени — это экзотическая материя с отрицательной плотностью. Если ее толкнуть, она будет двигаться в направлении, обратном нормальному. Однако ничего похожего пока открыть не удалось.
Можно ли путешествовать во времени?
В фантастических фильмах вроде «Звездного пути» или «Назад в будущее» герои просто садятся в машину или другой транспорт и оказываются в прошлом или будущем. На деле все гораздо сложнее, и единого мнения на этот счет пока нет.
Альберт Эйнштейн первым описал время как «четвертое измерение» [2]. Он считал, что оно движется только вперед, но, при этом, относительно: то есть может течь с разной скоростью в разных условиях. Если вы будете двигаться со скоростью света (то есть 299 792 км/сек), то для вас оно замедлится — в сравнении с теми, кто стоит на месте. Но, согласно расчетам физика, ваша масса при этом должна быть бесконечной, а длина — нулевой.
Эйнштейн также утверждал, что гравитация может менять время: сверхмассивные объекты, вроде черных дыр, как бы искривляют время вокруг себя. Это тоже удалось доказать — с помощью GPS-спутников и сверхточных часов. Путешествия через черные дыры — пожалуй, самый популярный способ, описанный в фильме «Интерстеллар». Вблизи дыры или ее модели, за горизонтом событий, время движется в два раза медленнее, а то и вовсе останавливается.
Стивен Хокинг, написавший книгу «Краткая история времени», поддерживал теории Эйнштейна относительно черных дыр, а также — «червоточин» или «кротовых нор», которыми пронизана вся Вселенная. Однако он не верил, что можно путешествовать в прошлое.
В доказательство он провел эксперимент: организовал в 2009 году вечеринку и разослал приглашения уже после того, как она закончилась. Но никто из приглашенных в будущем так и не пришел на нее. Однако Хокинг не исключал, что машину времени построят уже после его смерти [3].
Основываясь на теориях Эйнштейна, NASA предположило, что можно путешествовать через «червоточины» или «кротовые норы» пространства-времени [5]. Это что-то вроде туннелей, пройдя через которые, мы окажемся в другом измерении. Но такие «червоточины» почти моментально схлопываются, и пройти через них смогут только сверхмалые частицы.
Еще одна гипотеза — «бесконечный цилиндр Типлера». Астроном Фрэнк Типлер предложил механизм, внутри которого вещество величиной в десять масс Солнца, свернутое в бесконечно длинный и очень плотный цилиндр. Если он будет вращаться со скоростью миллиарда оборотов в минут, космический корабль, пройдя по спирали, попадет внутрь цилиндра и окажется в «замкнутой времениподобной кривой» — мировой линии, где все возвращается в исходную пространственно-временную точку.
Теория струн в рамках квантовой механики предполагает наличие 11 измерений [6]. В одном из них как раз и может существовать портал для путешествий во времени.
Космические струны — тончайшие сгустки энергии, проходящие через всю длину Вселенной и обладающие огромной массой. Их диаметр тоньше атомного ядра, при этом они очень плотные: 1 тыс. км такой струны весят как Земля. Следовательно, они, как и черные дыры, тоже могут искривлять пространство и время вокруг себя. Есть теория, что такие струны бесконечны и образуют замкнутые петли — «складки» пространства-времени. Внутри них также можно путешествовать во времени.
В чем главные проблемы создания машины времени?
- В обозримом будущем ни один из объектов, созданных человеком, не может приблизиться к скорости света.
- Человек не сможет находиться вблизи объектов с гигантской гравитацией, как у черных дыр: он сразу погибнет.
- Гипотетические условия для путешествий во времени — такие, как бесконечная или сверхмалая масса, нулевая длина и другие — тоже недостижимы.
- Деформация пространства-времени может вызвать мощный поток радиации, который уничтожит все живое.
Есть отдельные теории — например, у физика Ричарда Мюллера [7] — о том, что вернуться назад невозможно, так как Вселенная постоянно расширяется, как в пространстве, так и во времени. Другими словами, в прошлом времени было как бы меньше, а в будущем его, наоборот, больше. И мы не можем, в нашем нынешнем состоянии, оказаться в нужной точке прошлого или будущего — в обеих случаях это будут совсем другие миры, с которыми у нас нет никакой связи. Чтобы такое путешествие стало возможным, нам сначала нужно уменьшить или увеличить объем пространства-времени.
И тем не менее люди веками пытаются создать машины времени или хотя бы воссоздать условия, при которых такие путешествия возможны.
Что будет, если изменить прошлое?
Этот вопрос чаще всего возникает в книгах и фильмах — вроде «Терминатора», «Эффекта бабочки» или «Назад в будущее». Ученые называют его «парадоксом убитого дедушки» [8]: когда путешественник во времени возвращается в прошлое, убивает своего дедушку в юности и в результате исчезает — потому что никогда не рождался.
Противники теории утверждают, что это невозможно: отправиться в прошлое можно только по замкнутой кривой, внутри которой все события закольцованы друг с другом. В качестве наглядного подтверждения приводят бильярдный шар, который движется через червоточину по заданной траектории и никак не может помешать сам себе.
Британский математик и философ Джеральд Джеймс Уитроу считал, что, если бы путешествия в прошлое были возможны, мы бы помнили о них еще до отправления.
Кто уже пытался изобрести машину времени
Еще в конце XIX века писатели-фантасты — среди них Энрике Гаспар и Римбау, а также Герберт Уэллс — описывали первые прототипы машин времени. Однако научные обоснования появились в начале XX-го, с появлением теорий Эйнштейна.
В 1948-м австрийский математик и философ Курт Гедель нашел решение для уравнений Эйнштейна, касающихся гравитации и вращающейся Вселенной. В ней свет тоже вращается вместе с другими объектами, из-за чего последние движутся по замкнутым траекториям и в пространстве, и во времени.
Гедель также писал, что в каждой точке пространства есть световой конус прошлого и конус будущего. Внутри каждого из них находится мировая линия — непрерывная кривая в пространстве-времени, которая состоит из событий. На каждой мировой линии время течет по-своему.
Если наклонить конусы под определенным углом, внутри получится окружность — это и есть машина времени. Нужно только создать такое гравитационное поле, или искривление, при котором конусы наклонятся под нужным углом. Гедель предполагал, что такая Вселенная уже где-то существует, но пока мы ничего о ней не знаем.
В 1943-м был проведен эксперимент на базе ВМС США в Филадельфии. В рамках него вокруг эсминца «Элдридж» создали специальный электромагнитный экран, который отражал сигналы радаров. Некоторые свидетели утверждали, что после этого корабль якобы исчез, а потом появился на расстоянии в сотни километров в штате Виргиния. Но спустя годы моряки, участвовавшие в эксперименте, опровергли это.
В 1988-м американский физик и астроном Кип Торн рассчитал, при каких условиях машина времени Геделя будет работать и насколько это возможно. Для этого нужно запустить машину времени, разогнать один конец «кротовой норы» до околосветовой скорости, притормозить, потом разогнать в обратном направлении, снова притормозить, нырнуть в нору, выскочить на другом конце и уже снаружи, как можно быстрее, домчаться до обратного конца. Так появится временная петля между прошлым и будущим.
Впоследствии модель усложнили, рассматривая ее в четырех и пяти измерениях, где добавляются новые слои и условия. В итоге окончательной «рабочей» версии пока что не существует, но многие в своих расчетах по-прежнему опираются на гипотезу Геделя.
В 2017-м ученые из США и Канады создали свою математическую модель машины времени — TARDIS (англ. Traversable Acausal Retrograde Domain in Spacetime). Она выглядит как «пузырь» или «ящик», который движется по кругу, проходя насквозь через пространство-время вдоль «кротовых нор».
Чтобы они возникли, необходимо искривление пространства-времени определенным образом. При этом появление черных дыр, о которых говорил Хокинг, необязательно. TARDIS будет перемещаться по замкнутой кривой, чтобы люди внутри испытывали постоянное ускорение. Те, кто будет наблюдать за этим снаружи, увидит две версии события: в одной время движется нормально, а в другой — в обратном направлении.
В начале этого года астрофизик Рон Маллет рассказал, что можно повернуть время вспять. Он также опирался на теории и уравнения Эйнштейна и предложил использовать кольцевой лазер с беспрерывно циркулирующими лучами, который сможет набрать нужную скорость и создать портал в прошлое. Это те самые «червоточины», о которой мы писали выше. Профессор уже разработал прототип такого устройства и проводит испытания. Однако у его будущей машины времени есть серьезное ограничение: с ее помощью можно вернуться не дальше, чем в тот момент, когда она была включена.
Выводы о машинах времени
Мнения и эксперименты в современной науке можно свести к трем направлениям:
- Путешествия во времени невозможны, так как порождают непреодолимые парадоксы или просто технически.
- Путешествия возможны, но не так, как мы их себе представляем: нельзя отправиться в определенную точку в прошлом или в будущем.
- Путешествия возможны, надо только найти подходящую Вселенную и искривленное пространство-время в ней.
Развлечение «Машина времени»
Елена Спесивцева
Развлечение «Машина времени»
Цель: Продолжать формировать понятие об одно направленности времени.
Задачи: Познакомить с часами, как с прибором измерения времени. Закрепить знания о частях суток, временах года, дней недели. Развивать логику, образное мышление, воображение. Воспитывать интерес к математике.
Методы и приемы: игровая мотивация, разъяснение, художественное слово, работа с наглядным материалом, д/и, ТСО, МШ.
Предварительная работа. Рассматривание картин, отображающих разные периоды жизни человека, растений, смену времен года, частей суток и т. д. Д/И «Когда это бывает?», «День и ночь», развивающая игра «Часы», знакомство с карточками – символами, наблюдение за движением солнца, тенью, освещением, наблюдение за природой и трудом взрослых в разные части суток. Чтение М. Крепак «Сказка о времени», И. Шурко «Секундочка», М. Шварц «Сказка о потерянном времени», загадки.
Зал украшен в соответствии с темой.
Дети входят в зал под музыку из к/ф «Карнавальная ночь». Раздается бой часов.
-Здравствуйте, друзья! Мы очень рады пригласить вас в удивительное путешествие в страну Времени. Как мы туда попадем? Очень просто. Поможет нам в этом «машина времени». (Дети садятся на стульчики, стоящие по кругу, звучит музыка «Время»)
-Мы прилетели с вами на планету, которая называется «Сутки». На этой планете живет Почемучка, который любит задавать много вопросов. Но почему нас никто не встречает?
В: — Ау! Почемучка! Где ты? (выходит сонный Почемучка)
П: — Сейчас на дворе ночь, а вы так расшумелись.
В: — Какая ночь? Дети, ответе Почемучке, какое сейчас время суток?
П: — А как вы узнали?
Д: — Светит солнце, у нас в детском саду идут занятия.
В: — Дети, а какие еще части суток вы знаете?
Д: — День, вечер, ночь, утро.
П: — Ребята, а всегда утро сменяется днем, день – вечером, вечер – ночью?
П: — А бывает так, что после ночи опять вечер наступил, или после дня – снова утро? А почему не бывает?
Д: — Потому что в природе так устроено. – Потому что порядок должен быть. — Время движется всегда в одну сторону.
П: — Как называются сутки, которые прошли? (вчера)
— Как называются сутки, в которых мы живем в настоящий момент? (сегодня)
— Как называются сутки, которые скоро наступят? (завтра)
В: — Почемучка! Давай поиграем с тобой в игру «Как мы делали покажем, а когда не скажем». (дети положили руки под щеки, значит – ночь; и т. д.)
П: — А теперь я вам загадаю загадки.
Махнула птица крылом Красная девушка
Покрыла весь свет одним пером. (ночь) По небу ходит.
Мимо ходят брат с сестрой.
Братец будит весь народ,
А сестра, наоборот, —
Спать немедленно зовет. (день и ночь)
П: — Какое время суток вам больше нравится? Почему?
В: — Почемучка! Мы, приглашаем тебя с нами путешествовать на «машине времени». Согласен! Дети! Почемучка собрался путешествовать с нами не завтра и не вчера, а ….
В: — Мы с вами окажемся на другой планете, если вы правильно назовете кусочки времени. Игра «Назови кусочек времени».
— Какой день недели на этой планете?
— Какой будет завтра?
— Какой был позавчера?
— Сколько дней в недели?
Игра «Найди свое место»
Детям раздаются цифры.Воспитатель говорит: «Ну-ка дни недели встаньте в ряд. Я – командир, а Вы мой отряд!»Дети должны по команде встать по порядку и сказать: «Я первый день недели. Меня зовут понедельник» …и т. д. В это время воспитатель читает считалку «Неделя»:
Вместе с другом захотели
Мы однажды подсчитать:
Сколько дней у нас в недели –
Три, четыре или пять?
Мы до вечера пыхтели,
Но найти ответ сумели,
И ответа нет верней:
Ровно семь в неделе дней.
Дети по ролям исполняют стихотворение «Емелина неделя».
В : — Мы отправляемся дальше. Все садятся в «машину времени». Звучит музыка.
Мы попали на планету «Времена года». Но, наверное, здесь уже побывал волшебник Путаник. Очень любит этот волшебник все перепутывать.
В: — В какой сказке перепутались все времена года? (12 месяцев)
— Хорошо или плохо, когда все перепутывается?
Д: — Плохо. Звери уснули зимой, и вдруг пришло лето. Звери еще не выспались.
— А если после лета зима наступила, то белки еще припасы не собрали, они погибнут зимой.
В: — Давайте поможем навести порядок на планете.
Детым предлагают перепутанные карточки с изображением времен года, нужно расставить их по порядку. Игру можно проводить в виде соревнования между двумя командами.
Дети друг другу и Почемучка загадывают загадки из серии «Когда это бывает?». Воспитатель читает стихотворение А. Кузнецовой «Времена года».
В: — А сейчас мы с вами сделаем «прыжок во времени». Закройте глаза и сосчитайте до 10.
Воспитатель читает «Стрелка, стрелка покружись. В другом месте окажись».
— И вот мы на планете под названием «Часы». Каких здесь только нет часов. –А какие часы знают дети?
Д: — Песочные, механические, электронные, цветочные, птичьи, водяные, солнечные, огненные.
П: — Предлагаю поиграть в игру «Угадай, какие у меня часы». (показывает жестами часы, их форму, механизм, а дети отгадывают)
В: — Для чего нужны часы?
Д: — Отсчитывать время.
В: — Из каких частей состоят часы?
Д: — Корпуса. В нем находятся все другие части. Циферблата. На нем цифры написаны. Стрелки. Они время показывают.Механизм: пружинки, колесики всякие. Кнопки, чтобы заводить часы.
В: — Итак, часы – прибор, который показывает время. С помощью чего?
Д: — С помощью стрелок.
В: — А часы всегда в одну сторону идут? (да)
— А почему? (потому что время всегда движется в одну сторону)
П: — Стрелки часов непрерывно отсчитывают время. Если вдруг остановятся все часы мира, время остановятся?
Д: — Нет, часы – это прибор, отсчитывающий время. Время будет идти.
В: — Дети! На нашей планете есть необычная поляна часов. Но чтобы к ним добраться нужно, выложить дорожки. (Каждый ребенок получает блоки Дьенеша)
В: — Какой прибор у меня в руках? (секундомер)
— Вы постарайтесь за 2 минуты выложить дорожки, а мы с Почемучкой будем помогать и проверять.
Попав на поляну, дети берут часы и садятся за столы, получают новое задание.
В: — Покажите на часах время, когда начинаются занятия в нашей группе?
— Покажите время, когда вы обедаете?
— Покажите 8 часов, 5 часов, 7 часов.
— А кто сможет показать, когда начинается детская телепередача «Спокойной ночи, малыши»?
Молодцы, ребята! А сейчас давайте споем песенку «Тик и Так», слова Я. Пищумова, музыка В. Запольского.
П: — А чтобы вы не забыли об этой планете. Я хочу подарить вам на память часы.
Воспитатель читает стихотворение И. Мазнина.
Попробуйте как-нибудь день или сутки
Прожить, не теряя из них ни минутки,
И эта несложная жизнь по часам,
Поверьте, покажется подвигом вам!
А сейчас нам пора возвращаться обратно на свою планету в детский сад. Приглашаю вас в «машину времени» (звучит музыка и бой часов)
Выпускной бал «Машина времени, или Путешествие в волшебную страну Знаний» Цель: Поощрять интерес к музыкальной, танцевальной и сценической деятельности, обозначить наступающую перемену в жизни детей, подчеркнуть.
«Машина времени для мамы». Праздник к 8 Марта для детей подготовительной к школе группы ребенок: Сегодня у нас так уютно, как дома, Смотрите, как лиц много в зале знакомых, К нам мамы пришли – рады видеть всех вас! И праздник.
Конспект беседы с детьми старшего дошкольного возраста «Федор Конюхов — герой нашего времени» Читая детям рассказ Виктора Драгунского «Друг детства», меня всегда не оставлял равнодушным момент, когда Дениска мечтал «стать отважным.
Дидактическое пособие для формирования представлений о времени суток «С утра до ночи» С утра и до ночи часы и минутки уместились в слово «сутки»! Мои воспитанники часто путают такие понятия, как «время года» и «время суток».
Формирование представлений о семье у детей дошкольного возраста Для человека естественно любить. Это и любовь к родителям, к милой сердцу улочке, к родному городу и, конечно же, к России. Чувство Родины,.
Консультация «Формирование представлений о времени у дошкольников с задержкой психического развития» Целью формирования этих представлений является развитие у детей чувства времени, умение определять и чувствовать временные отрезки времени.
Познавательно-исследовательский проект «Формирование представлений о времени у детей дошкольного возраста» Вид проекта: познавательно — исследовательский. Срок реализации: с 10.04-26.04.2015г Участники: воспитатель, дети подготовительной группы,.
Формирование элементарных математических представлений у детей дошкольного возраста Формирование элементарных математических представлений у детей дошкольного возраста. Формирование элементарных математических представлений.
Развитие у детей 6–7 лет представлений о времени посредством электронных презентаций Необходимость ориентироваться во времени является жизненной необходимостью современного человека. Именно поэтому необходимо формировать.
Развлечение для средней группы «Праздник времени» Цель: Обобщить знания детей о времени и показать его значимость. Задачи: продолжать формировать представление у детей о деятельности в ДОУ.